韋伯望遠鏡繪製史上最清晰暗物質地圖,揭示宇宙網的神祕結構

编辑者: Uliana S.

一張新地圖顯示,暗物質不是隨機出現的;它形成一個龐大的線狀網絡,將宇宙連接在一起,決定星系形成的地點以及恆星誕生的地方。

透過美國國家航空暨太空總署(NASA)詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)所獲取的最新數據,科學家成功繪製出迄今為止最為精細的暗物質分佈圖。這項研究成果於 2026 年 1 月 26 日正式發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊上,為宇宙大規模結構——即所謂的「宇宙網」(cosmic web)提供了強而有力的實證。研究團隊藉由分析位於六分儀座(Sextans)COSMOS 區域內約 800,000 個遙遠星系的受光扭曲現象,精確追蹤了這種隱形物質的引力影響。

該項突破的核心技術被稱為「重力透鏡效應」:暗物質的質量會彎曲時空,進而改變背景天體發出的光線在抵達地球前的行進路徑。受惠於韋伯望遠鏡卓越的解析度,此次測繪的精細程度較以往哈伯太空望遠鏡的觀測結果提升了兩倍之多。研究涵蓋的天區面積達 0.54 平方度,約為滿月視直徑的 2.5 倍。韋伯望遠鏡對此區域進行了長達 255 小時的深度觀測,捕捉到了近 80 萬個星系的影像,為宇宙學研究提供了極其豐富的樣本。

來自 NASA 噴射推進實驗室(JPL)的宇宙學家黛安娜·斯科尼亞馬格里奧(Diana Scognamiglio)指出,宇宙中原本隱形的骨架現在已能以極高的清晰度呈現,並強調過去暗物質的影像往往顯得模糊不清。這些觀測結果與主流的「ΛCDM 模型」(Lambda-CDM model)完全吻合,該模型主張宇宙主要由暗物質與暗能量所主導。地圖顯示暗物質區域與可見物質區域高度重合,證實了暗物質的引力在漫長的宇宙演化史中,不斷將普通物質匯聚成團塊,形成了我們今日所見的星系結構。

研究共同作者、東北大學(Northeastern University)的潔奎琳·麥克萊里(Jacqueline McCleary)強調,數據進一步支持了暗物質暈(dark matter halos)作為星系形成「育嬰室」的理論。杜倫大學(Durham University)物理學家理查·梅西(Richard Massey)則表示,這張地圖揭示了暗物質如何扮演引力支架的角色,支撐起包括星系在內的所有宇宙結構。若沒有暗物質——這種佔宇宙總量約 27%、質量是普通物質五倍的隱形組成部分——包括銀河系在內的星系將無法在旋轉中保持凝聚,宇宙的樣貌也將完全改寫。

這項研究是 COSMOS-Web 計畫的重要組成部分,並將與未來南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)的觀測任務相輔相成。地圖清晰度的顯著提升讓科學家能更精確地定位暗物質簇及其連接纖維的尺寸與位置,進而完整勾勒出宇宙網的脈絡。這種前所未有的細節水平開啟了研究宇宙隱形組成的新紀元,為破解現代物理學中最重大的謎團之一提供了關鍵的實測數據。

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來源

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